以擋位和速度信號都輸入的數字差分控制助力車系統的制作方法
【專利說明】以擋位和速度信號都輸入的數字差分控制助力車系統
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于電動助力自行車的助力控制器系統，特別是自行車前輪和后輪都給與差別化供助力電的前輪和后輪差數分配助力自行車供電控制器系統。
[0003]
【背景技術】
[0004]湖南晟通科技集團有限公司申請的中國專利201210011641.8提出了一種雙輪轂電機驅動系統自適應平衡轉向控制方法，但沒有提供電子差速專用處理器的技術設計。
[0005]湖南晟通科技集團有限公司申請的中國專利201110358020.2 一種雙輪轂電機電子差速與調速集中控制器，但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0006]株式會社日立制作所01122460.6本文公開了一種變速器，其包括用于將一驅動源的能量分配給許多差速機構的機構；分別與所述許多差速機構相連的許多馬達；和用于結合從所述許多差速機構輸出的能量的機構。但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0007]成都聯騰動力控制技術有限公司申請的中國專利201210399458.X公開了一種有電子差速功能的雙電機控制器，但沒有電子差速模塊的具體設計。
[0008]株式會社島野申請的中國專利03123625.1自行車自動換擋控制裝置等多項中國專利，都是機械控制變速的方法，不是電子控制變速。
[0009]
【發明內容】
[0010]本發明的目的是提供前輪和后輪動態受力兩個要素，車速要素，以及手動設定的助力擋位要素這四個要素確定前輪和后輪差數分配供電的助力自行車供電控制器系統。并且是四個要素不在一個模型函數中運算，而是把四個要素撤分，車速要素用選擇模型函數的方式避免參加運算，使其計算變量減少、模型函數簡化，運算速度更快，能做到有四個變量參與控制，又能適時修正前后輪匹配供電的助力自行車差分供電控制器系統。
[0011]本發明的結構是:
以擋位和速度信號都加入比較器的數字差分助力車系統，包括電助力自行車的兩個車輪:車輪A和車輪B，以及驅動車輪A的電機A和驅動車輪B的電機B，包括電助力自行車的擋位信號手動控制器3，其特征在于:還包括差分控制器1，車速信號傳感器12和均速器20 ;車速信號傳感器12與均速器20連接，均速器20是把一定時間內車速信號傳感器12的速度信號變為該一定時間內平均速度的信號處理器。
[0012]差分控制器I與電機A之間用控制器A連接，控制器A用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪A供電；
差分控制器I與電機B之間用控制器B連接，控制器B用差分控制器I給與的控制信號控制動力電源對車輪B供電。
[0013]在電機A與控制器A之間取反饋控制信號電流IA輸入差分控制器I的電流數值比較器9 ；
在電機B與控制器B之間取反饋控制信號電流IB輸入差分控制器I的電流數值比較器9。
[0014]擋位信號手動控制器3的擋位信號ID輸入差分控制器I的電流數值比較器9 ; 均速器20的車均速信號IS輸入差分控制器I的電流數值比較器9。
[0015]在助力自行車上，擋位信號手動控制器3就是固定在自行車龍頭橫桿上的擋位旋動開關，人用手旋動擋位信號手動控制器3，就象汽車選擇各種自車擋位一樣。助力自行車的擋位拔動桿本身是腳踏鏈盤與后輪多個齒輪傳動比的機械結構關系的傳動比選擇部件機械，在本發明中，擋位信號手動控制器3是一個電子器件，它把擋位拔動桿的傳動比選擇狀態用電子信號輸出給需要控制的電子部件。
[0016]在助力自行車上，車速信號傳感器12是固定在助力自行車上感受該助力自行車行駛速度的、輸出代表車速電信號的傳感器。
[0017]均速器20輸出的平均速度是浮動的信號，浮動意思是:如果設定均速器20取當時的前5秒鐘以內的平均速度，則后一秒的平均速度要加入這后一秒的速度而去除前第6秒的速度，計算5秒鐘以內的平均速度。浮動意思就是平均速度隨時隨車速浮動變化。
[0018]差分控制器I包括依次相連的三個模塊；
第一模塊對用于控制的原始輸入信號是擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB進行數值比較處理；
第二模塊用均速器20的車均速信號IS選擇在模型函數儲存器11中已設定的模型函數對第一模塊的數據進行模型函數處理；
第三模塊對模型函數處理分配給被控制的電器是使控制器A和控制器B獲得的控制數據不僅有擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB的要素，還具有車均速信號IS等四個要素。
[0019]第一模塊:電流數值比較器9的三個輸入端分別連接擋位信號手動控制器3的擋位信號ID、反饋控制信號電流IA和反饋控制信號電流IB ;ID、IA和IB分別都是輸入電流數值比較器9的原始控制電流信號；電流數值比較器9的兩個輸出端分別連接IA > IB差分模型數據處理器7和IA < IB差分模型數據處理器8。
[0020]其作用是；電流數值比較器9把輸入的雙路連續變化的反饋控制信號電流IA、反饋控制信號電流IB變為一組差數值的數字信號，和取得IA > IB或IA < IB的兩種向量信號的某一種，該差數值的數字信號加上擋位信號ID值獲得含擋位的數字信號；電流數值比較器9將該含擋位的數字信號、IA、IB和IA > IB向量信號傳輸給差分模型數據處理器7，或電流數值比較器9將該含擋位的數字信號、IA、IB和IA < IB向量信號傳輸給差分模型數據處理器8 ;含擋位的數字信號已下簡稱為數字信號。
[0021]電流數值比較器9用IA減IB，其差值的正或負作為向量，差值的絕對值加上擋位信號手動控制器3的擋位信號ID的絕對值作為含擋位的數字信號，也簡稱為數字信號，所以數字信號只是一個值，是標量。這便于在數字信號值相同，向量不同，也可以獲得不同的控制模型輸出，使控制模型更能適應被控制物的需要。
[0022]IA和IB是用于控制兩個目標電器，如電動機，或用于控制兩個強電控制器的兩個電流控制信號；數字信號是電流數值比較器9對ID、IA、IB進行算術處理的標量數值，所以數字信號作為標量可進入后續的函數數值計算處理。電流控制信號ID、IA和IB不僅可以有大小變化，還可以方向變化，但數字信號只有大小變化。
[0023]反饋控制信號電流IA和IB代表助力自行車的某一時刻前后輪分別受力狀態，IA和IB用于反饋控制目的在于給此刻受力狀態的前后輪分別給予不同的動力匹配。擋位信號ID代表騎乘該助力自行車的人要求該助力自行車以某種基本要求行駛，如擋位信號ID代表要求時速為10-20公里/小時，或30-40公里/小時行駛，或要求以在4-10度的坡度條件下行駛。擋位信號ID是人為設定的，人為可改變的。電流控制信號ID、IA和IB都送入差分控制器I進行數據處理，其差分控制器I輸出給強電控制器A、B的控制數字信號就能體現在人為要求的擋位條件下，當道路使前后輪受力變化而使前后輪的動力不匹配時，差分控制器I能輸出使前后輪的動力可以匹配的控制信號，分別使兩個電機分別對前后輪輸出匹配的動力，達到助力自行車的前后輪平穩行駛的目的。
[0024]第二模塊:IA > IB差分模型數據處理器7分別連接電流數值比較器9和模型函數儲存器11 ;并且IA < IB差分模型數據處理器8也分別連接電流數值比較器9和模型函數儲存器11。
[0025]模型函數儲存器11還連接均速器20，均速器20的車均速信號IS輸入模型函數儲存器11，在模型函數儲存器11中選用屬于某一個車均速信號IS的模型函數輸入IA > IB差分模型數據處理器7和輸入IA < IB差分模型數據處理器8中。
[0026]其作用是；
當IA > IB時，啟動IA > IB差分模型數據處理器7，用電流數值比較器9的數字信號數據、與該數字信號對應的IA數據、電流數值比較器9輸出的IA > IB向量信號數據，代入車均速信號IS選用的模型函數儲存器11中儲存的與該數字信號和該向量信號匹配的模型函數中進行運算處理；并且用電流數值比較器9的數字信號數據、與該數字信號數據對應的IB數據、電流數值比較器9輸出的IA > IB向量信號數據，代入車均速信號IS選用的模型函數儲存器11中儲存的與該數字信號和該向量信號匹配的模型函數中進行運算處理；獲得與IA和IB分別對應的兩個控制用的IA > IB型雙組控制數據，即獲得IA > IB的IA控制數據I IAnjP IA > IB的IB控制數據y IBn, y IAn和y IBn這兩個后續模塊將要使用的數據；y IAn和y IBn其函數行式為:
y IAn = f (IA > IB 向量，數字信號 n，IAn)； y IBn = f (IA > IB 向量，數字信號 n，IBn)。
[0027]數字信號η和IAn是關于某一個數字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值IAn ;數字信號η和IBn是關于某一個數字信號η對應的該相同時間點的控制電流信號值